[發明專利]一種大展弦比常規布局無人機突風載荷減緩方法

有效

• 申請號: 202110479502.7
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113212733B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 趙利霞;夏生林;朱婷;尹鈞;謝歡;李偉;黃祥
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B64C3/10
• 分類號: B64C3/10;B64C9/00;B64C9/32;B64C13/50
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

本申請屬于無人機技術領域，尤其涉及一種大展弦比常規布局無人機突風載荷減緩方法，包括如下步驟：判斷遇風后，啟動突風減緩模式，將位于機翼后緣的副翼置于松浮模式，利用副翼在突風影響下隨風漂浮的作用快速減小高頻短周期的風對機翼產生的突風載荷增量；之后再偏轉升降舵，產生與突風相反的力矩，控制飛機姿態和軌跡。本申請提出一種大展弦比常規布局無人機突風載荷減緩設計方法，不需要對主翼面（機翼）結構進行重新設計，結構簡單、重量輕、成本低，僅利用機翼后緣的副翼在突風作用下自由飄浮偏轉帶來局部載荷的下降，可以在短時間內有效減緩機翼突風過載增加。

技術領域

本申請屬于無人機技術領域，尤其涉及一種大展弦比常規布局無人機突風載荷減緩方法。

背景技術

當飛機在飛行過程中受到陣風干擾，特別是垂直突風及湍流的影響時，一般的情況下是靠偏轉升降舵、以產生一個俯仰力矩使飛機轉動，由俯仰姿態的改變來控制縱向的運動。其結果是：一方面會產生一定的延遲時間；另一方面則不能有效地抑制陣風產生的過載對飛機的影響，致使飛機長時間地顛簸，影響飛機的疲勞壽命。

為避免該問題，出現了直接升力控制概念，即采用閉環控制系統，將機身加速度偏差作為激勵信號，驅動附加控制面偏轉來完成直接升力控制，進行陣風載荷減緩。而其實質是以直接升力主動操縱來抑制陣風產生的過載，減緩氣動載荷對飛機的影響。例如，當飛行中遇到上升氣流的干擾時，飛行控制系統主動操縱附加控制面（如兩側副翼）同時向上偏轉以減小正升力；而遇到下降氣流的干擾時，兩側副翼同時向下偏轉來減小負升力，可迅速而有效地抑制陣風產生的過載對飛機的影響。但該方法對控制系統的響應要求較高，由于風的變化沒有規律、尺度和強度組合復雜，要滿足實時的控制面操縱減緩突風載荷，對飛控計算機提出了較高的解算要求，且實時操縱控制面的頻率與姿態響應、機體結構頻率一旦耦合，反而可能進一步加大突風載荷，其設計難度和風險均較高。

大展弦比無人機一般在機翼上布置多組舵面，為遇風時載荷減緩方式提供了多種可能。

現有相關改進的專利如專利申請號為201310643782.6，名稱為《一種適用于大展弦比飛機的全動式翼尖陣風減緩裝置》的發明專利，其公開了一種適用于大展弦比飛機的全動式翼尖陣風減緩裝置，屬于大展弦比飛機機翼結構設計領域。所述的裝置由主機翼、全動式翼尖、扭轉彈性連接軸、鎖死機構、陣風檢測傳感器和調節裝置組成。全動式翼尖占機翼展長的10%～20%，通過扭轉彈性連接軸和鎖死機構與主機翼連接。翼尖上有陣風檢測傳感器用于檢測垂直陣風，由絲杠、絲杠螺母、電機和滑軌組成的調節裝置可以對扭轉彈性連接軸的位置進行調節，使得本發明的全動式翼尖陣風減緩裝置在不同的陣風強度下都有最佳的陣風減緩效果。上述專利需要對機翼結構重新設計，結果復雜并且實際使用效果并不能達到理想狀態。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術的缺陷，提出一種采用被動直接力與主動力矩控制相結合的方法達到突風載荷減緩的目的的大展弦比常規布局無人機突風載荷減緩方法。

為實現上述目的，本申請的技術方案如下：

一種大展弦比常規布局無人機突風載荷減緩方法，包括如下步驟：

判斷遇風后，啟動突風減緩模式，將位于機翼后緣的副翼置于松浮模式，利用副翼在突風影響下隨風漂浮的作用快速減小高頻短周期的風對機翼產生的突風載荷增量；之后再偏轉升降舵，產生與突風相反的力矩，控制飛機姿態和軌跡。

進一步地，具體步驟如下：

步驟1）. 突風減緩需求判斷

連續多拍判斷垂向加速度ay是否有超過安全閾 值ay_安全的情況，如有則判斷為需要采取減緩措施，啟動突風減緩模式；否則不啟動突風減緩模式，正常飛行；

步驟2）.機翼舵面松浮